LM317LM

   電荷轉移導電體系

   除了小分子和聚合物,第三類主要的導電有機材料是電荷轉移系。這類材料體系必須同時具有部分地給出電子和接受電子的特性。電子從給體完全轉移給受體,得到的將是一個絕緣體。例如,鈉原子轉移一個價電子到氯原子上,形成的氯化鈉,即為絕緣體。如果給體分子與受體分子的比例不是⒈1,而是按照化學量為⒈2、2:3等將它們混合,或者給體與受體之間的電荷轉移是不完全的,則體系就有可能導電。圖2.90是典型的基于電子轉移機制的有機導電體系。

    圖2.90 基于電子特移機制的有機導電體系

    最著名的給體-受體體系:TTFˉTCNQ體系(tetrathhfulvaleneˉte訂acyanoquinodimethane)。TTF-TCNQ鹽在室溫下具有很高的

電導率fS×109S/cm),當溫度低至“K時,體系可以表現(xiàn)出金屬特性。TCNQ是非常強的電子受體,它接受一個電子后,形成穩(wěn)定的陰離子自由基,再接受第二個電子形成二價陰離子,如圖2。⒛(b)所示。半還原性的陰離子自由基TCNQ可以穩(wěn)定存在,甚至比中性分子TCNQ穩(wěn)定。TCNQ陰離子自由基中,除了氰基的sp雜化,其他碳原子都是是sp2雜化。因此整個分子是一個平面型的共軛體系。TCNQ的亞甲基自由基中的自由基電子,-方面由于可以在整個分子上離域得到穩(wěn)定,另一方面極強吸電子特性的二氰基取代也對該自由基電子起了很大的穩(wěn)定作用。由于可離域單電子的存在,使陰離子自由基TCNQ′表現(xiàn)出優(yōu)良的導電性。當離子自由基TCNQ′再獲得一個電子后,二氰基甲烷基團中甲烷碳原子將轉換為sp3雜化,體系的共軛

程度降低。兩端的二氰基吸電子基團,由于不再與苯環(huán)共軛,對共軛體系的作用也大大減小。由于,電荷完全轉移的TCNQ二價陰離子既沒有未配對的單電子,分子的共軛性也降低,因此不具各導電性。TCNQ不但可形成典型的電荷轉移復合物,還能形成真正的離子自由基鹽。例如,表示的碘化鋰與TCNQ發(fā)生一個電子轉移的反應: TCNQ+LiI O Li+TCNQ 即在TCNQ溶液中加入碘化鋰,會形成TCNQ陰離子自由基碘鹽。除去碘沉淀,TCNQ鹽可以結晶析出。該晶體的電導率大約為10ˉ5s/cm。這里,碘單質轉移一個電子給TCNQ分子而形成離子自由基.